機器人非線性控制系統本質上是一個復雜的控制系統，其狀態變量和輸出變量相對于輸入變量的運動特性不能用線性關系來描述。這種系統的形成基于兩類原因：一是被控系統中包含有不能忽略的非線性因素，二是為提高控制性能或簡化控制系統結構而人為地采用非線性元件。

機器人系統具有高度的非線性和復雜性，因此需要采用先進的非線性控制方法。非線性控制方法能夠提高機器人系統的運動軌跡跟蹤性能，實現機器人的精確控制和運動規劃。

機器人非線性阻抗控制系統涉及機器人控制領域的特定技術，其特點在于結合了阻抗控制和非線性控制技術的優勢。

首先，阻抗控制是將機器人與環境接觸作業的動力學模型修改為期望阻抗（彈簧-質量-阻尼）模型。這種控制策略的目標是通過調節慣性、阻尼、剛度參數來實現調整機器人末端位置與接觸力的關系，從而控制機器人運動與外力之間的動態關系，使其等效為由彈簧-阻尼-質量組成的二階系統。阻抗控制的主要優點在于能夠實現較高力控精度和期望的柔順性能，特別適用于與高剛度環境交互情況下的機器人柔順運動控制。

然而，阻抗控制也存在一些缺點，如當期望高剛度特性或期望慣量與機器人實際慣量差異較大時，阻抗控制架構中外環是高增益控制，這將放大噪聲而導致系統不穩定。此外，定位精度受系統反驅動能力和摩擦力大小的影響嚴重，當期望低剛度特性時，由于摩擦力的影響，系統定位精度低。

實現思路如下：

1. 理解機器人與環境的交互：首先，需要深入理解機器人與其工作環境之間的交互特性。這包括分析機器人與環境之間可能產生的各種力，如接觸力、碰撞力等，以及這些力如何影響機器人的運動。
2. 建立非線性動力學模型：根據對機器人與環境交互的理解，建立一個能夠準確描述機器人動力學行為的非線性模型。這個模型應該能夠反映機器人的質量、慣性、剛度、阻尼等特性，以及這些特性如何隨時間和外部條件的變化而變化。
3. 設計非線性阻抗控制器：基于建立的非線性動力學模型，設計一個能夠實現阻抗控制功能的控制器。這個控制器應該能夠根據期望的阻抗特性（如剛度、阻尼等）和當前的機器人狀態（如位置、速度、加速度等），計算出應該施加給機器人的力和力矩，以維持期望的阻抗特性。
4. 實現阻抗控制算法：將設計的非線性阻抗控制器轉化為可執行的算法。這個算法應該能夠在實時環境中運行，并能夠在不同的工作條件下保持穩定的性能。這可能需要使用一些先進的控制算法和技術，如自適應控制、魯棒控制、模糊控制等。
5. 測試和驗證：在模擬環境或實際環境中對實現的非線性阻抗控制算法進行測試和驗證。通過比較實際結果與期望結果之間的差異，評估算法的性能和穩定性。根據測試結果對算法進行調整和優化，以提高其性能和穩定性。
6. 集成到機器人系統中：將經過測試和驗證的非線性阻抗控制算法集成到機器人系統中。這可能需要與機器人的其他控制系統（如運動控制系統、傳感器系統等）進行集成和協調，以確保整個系統的穩定性和性能。